《基于单片机的厂房内部环境检测系统设计与实现》7900字

[11]。1602的引脚图如下图所示：表3-1:1602引脚图编号符号引脚说明标号符号引脚说明1VSS电源地9D2|数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极需要使用5V的电源对1602进行供电，滑动变阻器选用的电阻为10千欧中间的头连接第三个控制屏幕亮度的引脚，变阻器的两端分别接地和电源。数据接口和控制的端口同时接到IO口，进行读写等功能。具体电路如下图所示。图3-5：LCD1602显示电路3.5按键电路按键总共有四个独立的按键，有电源键，选择键和加键以及减键，此次设计使用的是微动按键连接的时候用四点七千欧的电阻，一边连接VCC，一边连接按键，按键的一侧接地，另一边连接IO口，当按键按下去时，会产生电平变换，当引脚的电平为低电平的时候，就证明按键已经按下去了。图示如下。图3-6：按键电路3.6DHT11温湿度传感器电路温湿度传感器主要有模拟传感器和数字传感器两种选择，模拟传感器需要经过A/D转换器才能转换为数字电路，精度受到A/D转换器的影响，相比与数字传感器，使用元件更多，电路更复杂，精度受误差的影响更大，所以选择数字传感器。 图3-7：DHT11电路第四章软件设计4.1整体描述本设计的主要程序包括主程序和报警模块，主程序是通过对烟雾、温度数据采集与分析，并在上传给ADC，ADC经过转换成单片机可读取的数字信号，单片机在对输入的数据精确判断，通过比较收到的数据来选择合适的报警标位。同时，在根据烟雾浓度来设定阈值，来触发报警装置。工作时的情况为给报警器通电后，初始化程序，使之进入准备状态，寄存器被重置，对定时器也重置IO口的设定也进行初始化，温湿度以及烟雾传感器接收到的信号会被进行实时的输送，温湿度传感器的信号为数字信号，单片机可以直接使用，所以也可以被直接传送。烟感器并不能直接传送，因为它的信号为模拟信号，需要进行转换，再由单片机进行接收。单片机再进行处理，对得出的结果用显示器以及显示电路表示出来，结果会由单片机进行对比，越过预警值时，就会由蜂鸣器进行报警，以提醒人们，如果在预警值以下便不会进行报警，所以还会继续进行对信息的收集，直到越过预警值。我们还有按键以及按键电路来控制以及修改预警值，这就体现了此次设计的灵活性，可以根据实际情况来选择需要的值。除此之外，程序还包括显示浓度与温湿度字符显示功能，按键修改温湿度的阈值以及报警浓度功能等系统框图，如下图所示。

图4-1：主程序流程图4.2LCD1602驱动程序1602接口说明：RS：寄存器选择输入端；RS=1：指向数据寄存器；RS=0：指向指令寄存器；RW：读写控制输入端；RW=0时进行写；RW=1时进行读；E为使能信号输入端，当下降沿的时候进行写，当高电平时进行读。运行时优先对LCD1602进行编写驱动的函数，编写时还对读写函数进行编写，紧接着初始化LCD，设定显示的形式，LCD对命令进行编写，LCD判断忙然后进行选择，如果忙的话就返回去，如果不忙的话就设置显示位置，再写数据最后返回。程序框图如下图所示：图4-2：1602驱动流程图以上就是一个整体的写命令流程，对LCD1602进行操作的时序图具体如下。图4-3：1602时序图4.3DHT11驱动程序驱动程序是先写出延时函数，可以用来给DHT程序使用，接着写准备函数，这时候就可以写主题函数，温湿度信息可以被此函数采集，还可以进行信息的对比，当对比成功时设置标志位1，将采集的信息进行显示，如果没成功，就将标志位设为0，返回去继续采集信息。程序框图如下图所：图4-4：DHT11驱动流程图4.4定时器程序报警器有电时，定时器的模式首先被设定，初始化数值，紧接着将定时器启动，整个初始化程序完成，接下来定时器的中断写入，当中断时定时器的最初数值需要新的，才能够为下一次的中断做好准备，定时器内设一秒标志，一秒后系统收集各类型信息。程序框图如下：图4-5：定时器流程图4.5传感器程序当报警器运行时，单片机需要识别的数据为数字量，这个时候ADC可以把传感器采集的信息进行转化，转化成为单片机能够识别的信息，显示的时候用LCD，系统通过和预定的值对比，当它大于等于预警值的时候，就会报警提示，程序框图如下：图4-6：传感器流程图4.6按键程序当报警器通电后各个端口进行初始化，按键有没有按下去，系统会一直进行判断，当按键按下去后，系统就会按照程序进行对应的操作。程序框图如下：图4-7：按键流程图第五章整体调试；5.1硬件调试通过原理图对电路进行逐一检查，如有问题及时修改。复查电路通过万用表对上电设备进行开路，短路检测然后修改。硬件调试应按照逐一检测的原则，由于硬件错误是最难以发现所以所以务必在第一次排查时尽可能的完全排除避免后续出现错误时无法发现。5.2软件调试系统的应用程序设计可以通过一台keil等等软件或者企业版来进行自己编写,将自己编写好的系统程序进行设计出来产生一个hex等文件后通过直接下载软件到一台proteus等等软件中可以进行程序模拟或者直接通过下载软件到一台微控制器中可以进行软件模拟。如果发生编译错误，影响到整个系统的通过观察，然后重复测试程序，修改，最终得到一个高性能的程序。5.3系统调试结果在调试工作过程中，遇到了如下几个方面问题：

（1）显示器未正常显示。

解决方法:LCD1602在焊接过程中，有一引脚有虚焊。应用数字万用表找出虚焊的引脚，重新焊接。

（2）传感器不能进行正常的数据采集。

解决方法：烙铁功率过大或焊接时间过长导致虚焊。在焊接过程中注意不要使用功率过大的电烙铁，用20W到30W的电烙铁即可，在焊接时尽量3秒内完成一个焊点，控制烙铁温度避免对传感器进行不必要的损害。（4）显示屏显示不正常。解决方法：开始设计为实际显示的显示之间的暗度的调节太高造成显示空白高于人眼无法分辨，因此在硬件设计上加上一个电位器来调节显示屏的亮度，后来通过调节电位器显示正常。（5）电路焊接时出现短路焊接错误。在开始焊接时要提前进行焊接训练，经量提升自己的焊接技术避免在正式焊接时出现焊接错误，在pcb板飞线时合理布线避免出现元器件距离电路线太近造成焊接时的困难。

结论 本系统具有温湿度监测功能，能够采集周围环境的温湿度数据及可燃性气体浓度并进行循环检测、处理、显示，当采集到得数据不在预设范围内能够及时报警，实现内部环境的实时监测。并且系统所测的环境参数限值可调，适用于各行各业。通过这次毕业设计我对于所学的知识，我能够很好的进行运用，强化了我的设计以及运算分析能力，加强了我对单片机软件KEIL和PROTUES的使用，能够熟练地在里面对单片机程序进行各种操作。提升了自己的编程能力，除此之外通过这一次毕业设计我还收获到了许多东西，如：学会了将课堂上所学的知识，运用到实际的设计当中去，为以后的工作打下了坚实的基础，更加深刻的了解了单片机，以后可以借着此次设计的经验进行单片机与微机的设计。锻炼了自身的逻辑思考能力，在以后面对工作以及生活中的问题时能够进行逻辑思考，思考出多种的解决办法，避免面对问题的时候没有办法去解决的困境。还提升了自己的语言表述能力，在毕业论文的编写过程中，往往会面对许多问题，如语句不通以及重复率过高等问题，通过自己的理解吸收后，再表述出来，能够对自己的语言表述能力进行很好的锻炼。在这次设计过程中我面对了许多的问题，当问题出现时，我就会深刻的感受到自身能力的匮乏，这使我不断地去学习，通过学习增强自身然后来解决困难，提升了问题分析能力，结构设计能力，通过这次设计发现自身的不足，今后可以对此次发现的问题进行改正。

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